ЭКСТРУЗИОННЫЕ головки ДЛЯ ПЛАСТМАСС И РЕЗИНЫ

Экструзионные головки с электрическим нагревом

Экструзионные головки, используемые для переработки термопластов, обыч­но нагреваются с помощью электронагревателей сопротивления. Реже встречаются электроиндуктивные нагревательные элементы. В зависимости от их конструк­ции и формы, они подразделяются на бандажные (плоские) со слюдяной, мика - нитовой или керамической изоляцией, и кассетные (трубчатые) нагреватели. В большинстве экструзионных головок бандажные нагреватели охватывают корпус головки по периметру снаружи или покрывают его плоскими нагревательными пластинами.

Основным условием равномерного нагрева головки, помимо равномерного рас­пределения тепла по бандажному нагревателю, является хороший физический кон­такт между нагревателем и поверхностью корпуса головки [17]. Для выполнения это­го требования нагреватели заключают в алюминиевые оболочки, которые можно точно подогнать по форме корпуса экструзионной головки, а затем закрепить винта­ми [18]. Достаточно равномерный нагрев головок достигается при плотности тока (мощность на единицу площади контактной поверхности) для нагревателей с мика- нитовой изоляцией в пределах от 2 до 3,5 Вт/см2, а для нагревателей с керамической изоляцией или заключенных в алюминиевые оболочки — от 5 до 8 Вт/см2 [18-20].

Основные преимущества поверхностного нагрева головок:

• обеспечивается равномерный нагрев стенок канала (локальные различия тем­ператур на поверхности головки обычно выравниваются благодаря большой толщине деталей головки);

• нагревательные элементы легко снимаются, что необходимо, когда головку тре­буется демонтировать, например, для очистки.

В некоторых случаях относительно большое расстояние между источником тепла и поверхностью канала может оказаться недостатком. Это происходит в следующих случаях:

• если локальная температура должна целенаправленно повышаться (влияя на примыкающие участки головки);

• при регулировании температур тепловых зон больших головок (взаимосвязь управляющих цепей может приводить к возникновению нестабильных перио­дических колебаний температуры).

Дополнительным недостатком поверхностного нагрева головок является его от­носительно низкая энергетическая эффективность [ 19] из-за значительного рассея­ния тепла в окружающую среду, благодаря более высокой температуре поверхности по сравнению с остальными частями головки. Термоизоляция поверхности может снизить энергетические потери, но окажет отрицательное влияние на регулирование температуры, так как скорость охлаждения «перегретой» головки значительно умень­шится. Еще один отрицательный момент поверхностного нагрева состоит в том, что, несмотря на относительно высокую мощность электрических нагревателей, нагрев деталей головки перед запуском экструзионной линии протекает относительно мед­ленно. Поэтому, в частности, для широкощелевых экструзионных головок часто ис­пользуют кассетные нагревательные элементы, например, трубчатые электронагрева­тели ТЭНы, устанавливаемые в специальных гнездах внутри корпуса головки близко к поверхности стенок канала. Эффективность внутреннего нагрева экструзионной головки выше, чем эффективность поверхностного нагрева [11]. Регулирование тем­ператур улучшается главным образом за счет развязки управляющих электрических цепей и локального обогрева различных зон.

Внутренний нагрев экструзионной головки требует с особой тщательностью вы­бирать расположение нагревательных элементов, так как если они будут расположены слишком близко к поверхности канала или на слишком больших расстояниях друг от друга, то распределение температур по поверхности канала будет иметь волнообраз­ных характер. Примеры возникновения подобной ситуации рассматриваются в раз­деле 8.2.

Установка ТЭНов в узкие и длинные сверления связана с серьезными затрудне­ниями. Кроме того, поверхность этих отверстий должна быть обработана с высокой степенью чистоты, чтобы обеспечить хороший физический контакт нагревательного элемента со стенками. Подвод электроэнергии к нагревателю осуществляется через теплостойкий штепсельный разъем, что позволяет осуществлять быструю смену го­ловки или отдельных ее деталей.